Klimatförändringar och tekemi

Detta blogginlägg skrevs av gäst Jimmy Burridge, doktorsexamen i växtvetenskap och te aficionado, med ett växande intresse för skärningspunkten mellan te-agronomi, kemi och terroir (du kan skylla honom för de förvirrande vetenskapliga delarna!).

Klimatförändringar kan påverka den unika smaken eller terroiren av ett te från en viss plats [1]. Detta beror på att teens arom och smakprofil beror på ett par dussin olika föreningar som teplantan gör som svar på miljöförhållandena [2], [3]. Förändringar i högsta och lägsta temperatur, temperaturmönster under en dag eller ett år, mängd och fördelning av regn och förändringar i ogräs eller insekttryck kan alla påverka den känsliga balansen mellan sekundära metaboliter, fenolföreningar och klorofyllinnehåll som ger en fint te dess karakteristiska balans mellan umami och astringency. Dimma och molntäcke skyddar te från intensivt solljus, vilket påverkar balansen mellan skyddande kemikalier som teplantan använder för att skydda sig själv och kan resultera i subtila smak- och aromförändringar.

A tidigare inlägg nämnde hur tebönder i Uji observerar och reagerar på klimatförändringar genom att ändra några av deras skuggningspraxis. Många ekologiska jordbrukare gillar Ayumi Farms (Cyittoratu) applicera halmbarkar eller avfall från sojasås, skull eller misbearbetning på deras fält. Dessa insatser ökar jordens kolinnehåll och förbättrar markens förmåga att buffra temperatur och nederbördsvariation. Nyligen, vi belyste en gård (Tarui Farms i Shizuoka Prefecture) som använder en get för att bekämpa ogräs. Idag kommer vi att prata om några detaljer om hur miljöförhållanden kan påverka vad teforskare kallar "funktionell kvalitet" på te.

Wazuka tebonde Nishiyama-san inspekterar sitt tefält i bergen Wazuka Village, Kyoto prefektur. Foto av Jimmy Burridge. 

Hittills har effekterna av klimatförändringar för många tebönder i Japan inte varit lika allvarliga som på platser som Indien, där temperaturen kan bli tillräckligt hög för att bokstavligen skada teplantan. Vissa japanska jordbrukare ser faktiskt positiva effekter när det gäller en längre växtsäsong och större totalvolym skördat te. Det kan dock finnas en kompromiss mellan kvalitet och kvantitet. För det första finns bevis för en enkel utspädningseffekt, vilket betyder att när tillväxten är alltför kraftig har det producerade teet en mindre uttalad smak på grund av relativt färre sekundära metaboliter associerade med goda smaker, såsom teanin, katekin och metylxantin [4].Detta kan vara en del av anledningen till att organiskt odlat te, som vanligtvis har mindre totalt tillgängliga näringsämnen i jorden och tenderar att växa långsammare, kan få en bättre smak.

Jimmy hjälper Wazuka-teodlare under sin höstskörd. Foto av Moé Kishida. 

Det finns också förhållanden som resulterar i förändrade förhållanden mellan kemikalier, särskilt polyfenoler och aminosyror, i tebladet som kan påverka teens smak, arom och "funktionella kvalitet" [5]. I breda kemiska termer bestämmer förhållandet mellan aminosyror, huvudsakligen L-teanin, till polyfenoler smak och kvalitet. L-teanin är en typ av aminosyra som ger te umami-smaken. Det förekommer i allmänhet i större mängder i skuggade och första spolteer. L-teanin omvandlas naturligt till olika typer av polyfenoler och katekiner, särskilt vid högre temperaturer och med mer solljus. Katekiner bidrar med viktiga shibumi (astringency) och antioxidant egenskaper till te. 

Många av de föreningar vi associerar med överlägsen kvalitet är faktiskt sekundära metaboliter, vilket betyder kemikalier som växten producerar för att skydda sig från olika miljöförhållanden. Till exempel, om en tebusk känner av fler skalbaggar än normalt äter löv kan det öka produktionen av en viss förening för att göra sig mindre välsmakande. Detta kan ge en önskvärd smak för människor och vissa bönder välkomnar ett visst skadedjurstryck, men allt som överstiger kan vara skadligt!

På samma sätt kan en viss mängd kallt väder vara bra för smak, delvis på grund av långsammare tillväxttakt. Om du någonsin har märkt hur bra grönkål eller salladsgrönsaker smakar efter en frost, har du uppskattat hur temperaturen påverkar växtkemin. Smaken av hemodlade tomater eller ost från bergbetade kor är andra exempel på hur miljön kan påverka smaken.

Den komplexa kemin i fotosyntes, där växten använder energi från solen för att dela upp en vattenmolekyl och omvandla koldioxid till ett basiskt socker, är mycket beroende av cellmembranets dynamik, som är mycket känslig för temperatur. Höga temperaturer kommer att få växten att producera en annan klass av kemikalier för att skydda sig från att skadas och detta kan i sin tur påverka arom och smak. Det är av den anledningen att höjden vid vilken te odlas, som är relaterad till temperaturen, har en stark inverkan på förhållandet polyfenoler till aminosyror, vilket är en viktig bestämning av smak. Även förhållandet mellan enskilda katekiner, en klass av polyfenoler, till totalt polyfenolinnehåll, påverkas av höjd och påverkar smak [6].

 Figur 2. Enkelt schema som visar hur hög temperatur och exponering för solljus leder till mer theanine (vänster) omvandlas till catechins (höger). Theanine är ansvarig för umami-smaken och katekiner för astringency. Hur proportioner enskilda katekiner reagerar på temperatur och solljus förstås ofullständigt, liksom effekterna av dessa förändringar på smak och arom.

Det är kanske på grund av den negativa effekten av hög temperatur på tekvaliteten att Indien utvecklar system för produktion av jordbruksskogste för att skugga teplantorna och skapa ett mikroklimat under medföljande träd, varav några kvävefixerar [7]. Några av de mest traditionella teproduktionssystemen i Kina involverar också jordbruksskogssystem där större tebuskar växer under en skyddande trädkapell [8]. Dessa typer av buskar producerar högkvalitativt te men måste skördas för hand, vilket belyser utmaningen med hur man ska reagera på klimatförändringar på ett sätt som garanterar högkvalitativt te men inte gör te för dyrt.

Japanska tebönder undersöker alternativ med hjälp av ekologiska jordbruksmetoder och skuggning som skapar gynnsamma mikromiljöer för tebuskarnas löv och för deras rotsystem [9]. Teodlare kan också behöva experimentera med nya sorter av tebuskar. Framtiden för högkvalitativt teodling ser ut att ha sin del av utmaningar men samhället av japanska tebönder har visat sin förmåga att kreativt integrera traditionella metoder med moderna verktyg. Vi hoppas att de kommer att fortsätta att experimentera och producera enastående te för resten av oss att njuta av!

Referenser

1. F. Ashardiono, "Skydda japanska teodlare från de förödande effekterna av klimatförändringar: En terroirbaserad ekosystemstrategi för landsbygdsutveckling," J. Asia-Japan Res. Inst. Ritsumeikan Univ., vol. 1, sid 29–43, 2019.
2. T. Sasaki, E. Koshi, H. Take, T. Michihata, M. Maruya och T. Enomoto, "Karakterisering av luktämnen i rostad stamte med användning av gaskromatografi – masspektrometri och gaskromatografi-olfaktometri-analys," Food Chem.vol. 220, s. 177–183, 2017, doi: 10.1016 / j.foodchem.2016.09.208.
3. JE Lee et al., "Metabolom avtäckning av ett varierat utbud av grönt te (Camellia sinensis) metaboliter beroende på geografi," Food Chem.vol. 174, s. 452–459, 2015, doi: 10.1016 / j.foodchem.2014.11.086.
4. S. Ahmed et al., "Effekter av extrema klimathändelser på te (Camellia sinensis) funktionell kvalitet bekräftar inhemsk bondekunskap och sensoriska preferenser i det tropiska Kina," PLoS Onevol. 9, nr. 10, 2014, doi: 10.1371 / journal.pone.0109126.
5. S. Ahmed et al., "Effekter av vattentillgänglighet och skadedjurstryck på te (Camellia sinensis) tillväxt och funktionell kvalitet," AoB-växtervol. 6, s. 1–9, 2014, doi: 10.1093 / aobpla / plt054.
6. WY Han et al., "Altitudinella effekter på kvaliteten på grönt te i östra Kina: ett klimatperspektiv," Eur. Food Res. Technol.vol. 243, nr. 2, s. 323–330, 2017, doi: 10.1007 / s00217-016-2746-5.
7. EM Biggs, N. Gupta, SD Saikia och JMA Duncan, "Te-landskapet i Assam: insikter i flera intressenter om hållbar försörjning under ett föränderligt klimat," Miljö. Sci. Politikvol. 82, nr. December 2017, s. 9–18, 2018, doi: 10.1016 / j.envsci.2018.01.003.
8. S. Ahmed et al., "Biodiversitet och fytokemisk kvalitet i inhemska och statligt stödda tehanteringssystem i Yunnan, Kina," Bevara. Lett.vol. 6, nr. 1, s. 28–36, 2013, doi: 10.1111 / j.1755-263X.2012.00269.x.
9. F. Ashardiono och M. Cassim, "Anpassning till klimatförändringar för skogsindustrin: hållbarhetsutmaningar vid odling av Uji-te," Procedia Miljö. Sci.vol. 20, s. 823–831, 2014, doi: 10.1016 / j.proenv.2014.03.100.